§ 29. Дыхание и обмен веществ растений

Определения и обозначения

Дыхание растений — расщепление органических веществ с участием кислорода, при котором высвобождается энергия. Органические вещества служат для этого процесса «топливом», а кислород помогает их расщеплять. Благодаря дыханию клетки получают энергию для работы и роста.

Газообмен — поступление кислорода и выделение углекислого газа при дыхании. Газы проходят через устьица листьев, чечевички стеблей и поверхность корней. Газообмен нужен, чтобы клетки получали кислород и избавлялись от углекислого газа.

Обмен веществ — совокупность процессов, в которых организм получает вещества, изменяет их и удаляет продукты жизнедеятельности. Растение использует поступившие вещества и созданные им органические соединения для разных процессов. Понятие обмена веществ помогает увидеть дыхание как часть общей работы организма.

Клеточное дыхание — расщепление органических веществ внутри клеток, обеспечивающее организм энергией. Оно идёт не только в листьях, а в каждой живой части растения, где есть живые клетки. Поэтому клеточное дыхание поддерживает работу растения целиком.

Как это устроено

Для дыхания нужны органические вещества и кислород. Часть органических веществ растение образует при фотосинтезе, а часть может использовать из запаса, например в семени. Кислород участвует в расщеплении этих веществ в клетках, поэтому его поступление связано с газообменом. Если органических веществ или кислорода недостаточно, клеткам труднее получать энергию для своей работы.

При расщеплении органических веществ высвобождается энергия, а среди продуктов дыхания образуются углекислый газ и вода. Энергия не создаётся из ничего: она становится доступной клетке из веществ, которые были образованы или запасены растением. Клетки используют её для жизненных процессов. Углекислый газ, напротив, организм выводит во внешнюю среду через участки газообмена.

Дыхание идёт во всех живых клетках, потому что каждой из них нужна энергия для работы. Корни поглощают воду и минеральные вещества, а семена могут прорастать, используя запас питательных веществ, — и тем и другим нужны работающие клетки. Поэтому дыхание происходит не только в листьях и не прекращается после их удаления, если другие части растения остались живыми. Оно продолжается и днём, и ночью, поскольку для клеточного дыхания не требуется свет.

Газообмен возможен через разные участки растения, ведь оно состоит из органов, соприкасающихся с окружающей средой. У листьев важную роль играют устьица — небольшие отверстия на их поверхности, через которые проходят газы. В стеблях газообмен может идти через чечевички, а корни обмениваются газами через поверхность, соприкасающуюся с почвой. Так кислород поступает к живым клеткам разных органов, а углекислый газ удаляется.

Фотосинтез и дыхание связаны, потому что органические вещества, полученные при фотосинтезе, могут использоваться при дыхании. Но это не один и тот же процесс: при фотосинтезе на свету образуются органические вещества, а при дыхании они расщепляются с выделением энергии. Фотосинтез зависит от света, а дыхание продолжается и без него. Поэтому при переносе растения в темноту фотосинтез прекращается, но дыхание сохраняется.

Сравнение фотосинтеза и дыхания растений

Чтобы сравнить процессы, выбери один признак и прочитай его строку слева направо. Это помогает не смешивать вещества, которые растение поглощает и выделяет при фотосинтезе и дыхании. Обрати внимание: фотосинтез образует органические вещества, а дыхание использует их.

Разбор задач

Семена в закрытом сосуде

Условие. Семена поместили в закрытый сосуд. Объясните, почему спустя некоторое время состав воздуха в сосуде изменится.

1. Определяем, живы ли семена. Если они способны прорастать, их клетки живые и дышат.
2. Вспоминаем, что при дыхании клеткам нужен кислород, который они поглощают из воздуха.
3. Учитываем, что при расщеплении органических веществ образуется углекислый газ. В закрытом сосуде он остаётся внутри, поэтому содержание газов в воздухе меняется.

Ответ. Семена поглощают кислород и выделяют углекислый газ при дыхании. Поэтому спустя некоторое время в сосуде становится меньше кислорода и больше углекислого газа.

Растение без листьев

Условие. У растения удалили листья, но оставили живые корни и стебель. Продолжается ли дыхание этих частей? Обоснуйте ответ.

1. Не связываем дыхание только с листьями: оно происходит в живых клетках разных органов.
2. Проверяем условие: корни и стебель остались живыми, значит, их клетки продолжают работать.
3. Делаем вывод, что этим клеткам нужны энергия и кислород; при дыхании они выделяют углекислый газ.

Ответ. Да, дыхание живых корней и стебля продолжается. Удаление листьев не прекращает процессы в клетках других органов.

Растение перенесли в темноту

Условие. Растение стояло на свету, затем его перенесли в темноту. Определите, какие процессы продолжаются и какие газы поступают и выделяются при дыхании.

1. Разделяем два процесса: фотосинтез требует света, а дыхание происходит и при освещении, и в темноте.
2. После переноса в темноту фотосинтез прекращается, потому что нет света для образования органических веществ.
3. Дыхание остаётся: растение поглощает кислород и выделяет углекислый газ.

Ответ. В темноте дыхание продолжается, а фотосинтез не идёт. При дыхании поступает кислород и выделяется углекислый газ.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что растения дышат только ночью. Так можно подумать, если спутать дыхание с заметным газообменом на свету. На самом деле дыхание идёт и днём, и ночью, потому что клеткам постоянно нужна энергия. Проверь себя: для дыхания свет не требуется.

Ошибка: считать, что дыхание происходит только в листьях. Листья часто приводят в пример из-за их устьиц, через которые идут газы. Однако дышат все живые клетки, в том числе в корнях и стеблях. Проверь рассуждение вопросом: живы ли эти части растения?

Ошибка: путать дыхание с фотосинтезом. Оба процесса связаны с веществами и газами, поэтому их легко смешать. Но при дыхании органические вещества расщепляются, а при фотосинтезе образуются. Чтобы проверить себя, сравни, что происходит с органическими веществами и энергией в каждом процессе.

Ошибка: утверждать, что при дыхании растение выделяет кислород. Кислород нередко связывают с растениями из-за фотосинтеза. Но при дыхании растение поглощает кислород, а углекислый газ выделяет. Проверяй, о каком процессе говорится: выделение кислорода связано с фотосинтезом, а не с дыханием.

Связь с другими темами

Чтобы понять дыхание, нужно знать, что клетка — основная единица строения живого организма. Также пригодятся знания о фотосинтезе: растение образует органические вещества, которые затем могут использоваться при дыхании. Эта тема связывает строение клетки с питанием растения и объясняет, почему живым клеткам необходимы вещества и энергия. Позже эти знания помогут разобраться в прорастании семян и условиях жизни организмов.

Что запомнить

• Растения дышат постоянно — днём и ночью.
• Дыхание происходит во всех живых клетках растения.
• При дыхании поглощается кислород и выделяется углекислый газ.
• При дыхании органические вещества расщепляются.
• Энергия, высвобождаемая при дыхании, нужна растению для жизнедеятельности.
• Дыхание и фотосинтез — разные, но связанные процессы.